问题解决法在化学教学中的应用

1、“问题解决法”在化学教学中的应用“问题解决法”的功能及设计浙大附中 顾建辛 “问题解决法”是一种适应性较广的教学法，在教学过程中，它将设问状态与解答状态的沟谷间架设了桥梁，因而，自80年代起已被国外广泛运用于中学化学教学中：笔者拟结合教学实际，分析问题解决法与学生的认知过程的关系和它在教学中的功能。 一、教学中学生的认知过程与问题解决法 1、“问题解决法”在教学中的5个阶段。 学习的过程是解决问题的过程，也是学习怎样解决问题的过程，而“问题解决法”的本质，就是将知识和方法对某一具体事物的应用，因此对一个问题的解决，就需要实现以下5个阶段： a. 提出问题以及呈现问题的情境命题(对问题的限定)；

2、 b. 明确问题的目标和条件，提取和选择适当的信息； c. 把分散的信息联结，形成解决问题的网络； d. 解决问题，达成目标； e. 对问题解决过程进行评价，并提出新的或更高层次的问题。 2、化学科中“问题解决法”的具体过程 反映在化学学科中的“问题解决法”具体表现出如下过程：(见下页框图) 我们以1991年数理化通讯赛的试题为例，分析问题解决的过程：氯酸钾和亚硫酸氢钠氧化还原反应生成C1(一1价)和S(十6价)的速度如图所示，又已知该反应的速度随着溶液中H+浓度的增大而加快。 V t(1) 为什么反应开始时反应速度加快?(2) 为什么后期反应速度下降?利用“问题解决法”分析上述具体问题，其思

3、考过程如下：a. 识别出问题并对问题进行限定 影响反应速度大小的因素。 导出氧化还原反应的产物。b. 分类、整理、提取和选择适当的信息 导致反应速度加快的因素有4点增加浓度、增大体系压强、升高体系温度、加入正向催化剂。 联系题意：改变反应物浓度是反应速度引起变化的主要因素 c. 形成假设、寻找模式，并加以验证 题意并无外加反应物，考虑题示H+的变化，可能是影响反应速度的主要原因 设想阳H+的改变是由化学变化引起的d. 综合、得出结论，解决问题并达成目标： KSO SO 十H+；Cl由于反应产生H+，H+浓度增大，符合题示信息， 得出结论。达成目标2KclO3十6NaHSO3 2Na2SO4十2

4、KCl十3H2SO4开始时H+增大，速度加快。 e、识别出尚未解决的问题 后期速度下降的原因是什么； 通过对以上具体问题的分析，并结合问题解决的5个阶段，我们不难看出，问题解决过程就是从感性认识上升至理性认识，从具体到抽象，又将抽象的理性材料运用于具体事物的认识过程。其中对一个所观察的具体事物的识别或提出有待解决的问题，并选择问题解决的相关信息。进行分类和整理，实质就是对一个具体事物表观现象的感性认识过程，而在问题解决过程中，将分散信息进行联结，形成假说，并提出验证假说的思考模型、实验方案，最后得出结果，也就是完成了对感性材料进行抽象思维的理性认识过程；而对一个问题解决的方法和结论进行评价并在

5、此基础上提出更高层次的问题的时候，也就实现了人们对客观事物认识的第二个飞跃。二、“问题解决法”的教学功能及作用1、创设“问题”情境激发了学生认识兴趣求知欲学习是学生能主动地吸收知识的积极反应，不应是被动行为，有效的学习应该是在学生认知需求的情境中进行的，同时，学生的学习兴趣又对学生的认知活动有着指导和强化作用。而创设一个良好的“问题”情境常常能引起学生认知结构上的“不平衡”，造成学生心理上的悬念，从而唤起学生求知欲望，激发起学习的兴趣，把学生带入一种与问题有关的情境中去，只有使学生的兴趣、欲望、思维凝聚在一起，才能达到智力活动的最佳状态。如在讲授盐类的水解知识时。先让学生写出CH2COONa、

6、NaOH溶液的电离方程式，接着提出：是否只有电解质电离出OH，才能使溶液的OH增大，待学生回答后，演示实验22。其结论出乎学生的预料，当问题的结论打破了学生思维的定势，便很容易把学生引入到问题的情境中去，从而唤起学生强烈的求知欲。当问题得以解决后，学生需求得到成功的满足而产生愉悦感，又将进一步激发学习的兴趣，调动学习的积极性，学生便很自然提出诸如Na2SO3、NH4Cl、Na2CO3等溶液pH的大小问题。2、明确问题目的有利于突出教材中心内容和教学重点设问是“问题解决法”的关键，教师提问的目标，对教学重点、教材中心内容都具有定向性、限制性和指导性，也规定了学生思维的方向和内容，预期了学生思维发

7、展的结果，当一新知识、教学内容展开时，学生的能动作用，往往就依附于教师的主导过程中，同时，师生之间也都存在着各自独立的主观能动性，要想引导好学生不断变化的主观能动性，实现既定的教学目标，教师只有通过有目的的设问来调节课堂教学。当问题目标明确，引导学生沿着设问的顺序去思考和练习，组织学生层层深入地去探索，实际也就给了学生一条经过努力可以攀登的知识阶梯，作为“问题解决法”正是创设这种阶梯的有效途径。一个具有明确目标的教学问题，必须服从以下3点：(1) 导向性 问题与学习方向和教学中心内容相吻合。如前面所提的，碳酸钠水溶液中PH为什么7，这个问题既能突出教材中心内容，又能明确学习的内容和方向，当教学

8、能围绕该中心问题展开时，学生才能对各种盐类水解的原因和问题探究根本。(2) 层次性 要能根据教学目标及学生的实际水平，设计问题内容的层次。同样，在盐类水解的教学中，当CH3COONa溶液pH值7的原因解决后，便可设计如下层次的问题：NH4Cl溶液pH如何?造成CH3COONH4溶液与NaCl溶液PH均等于7的原因是否相同？NaH2PO4溶液与Na2HPO4溶液酸碱性截然相反的原因何在？等等。(3) 发展性 问题的内容要环绕某种学习能力目标的展开，要持之以恒，直到预期的目标达到为止。3、连接分散信息，形成解决问题的网络促进了学生知识运用能力的提高和思维的发展。分析铁一节的教学实例，可以看出分析问

9、题解决的网络与知识和思维的关系。作为“问题解决法”，是通过完成过程模式去训练和提高学生思维的。知识掌握得越多，越有利于解决问题，而解决问题又需要凭籍片断知识和思维网络的分析、综合运用，而在学生的头脑中往往有着数以万计个知识组块和信息片，当一个问题呈现在学生面前时，就需要学生能从众多的信息片中提出解决眼前问题所需要的知识组块。同时还要对这些组块进行重组，通过抽象、概括、归类、迁移等过程，形成一定的层次结构，构成解决问题的知识网络，而这一过程、实质就是知识的运用和思维的训练、培养过程。不熟知Fe3+Fe2+的相互转化关系，思维便得不到正确的发展，而缺少概括、判断、推理，将知识块和信息片的重组过程，

10、知识的灵活运用和进一步巩固也就成了一句空话，而知识的运用和思维的发展，又常常是通过具体问题的解决来实现的，是通过“问题解决法”这桥梁而达到目的的。思维的发展和知识的运用能力的提高，产生于问题的解决过程中，而问题恰如其分地落入学生的“最近发展区”，才可能使问题取得最佳效果。这些问题必须符合以下两个条件：(1) 所提问题要与学生已有的认知结构有着逻辑上的联系，问题所谈事实同他们已掌握的概念与事实间存在着某种内在联系，这种联系应能被学生“感觉到”。(2) 问题的答案既不能从记忆的知识中获取，又不存在于问题本身所提供的信息中，而是存在于已知与未知的联系中，只有经过苦心思索，才能从它们的联系相关系的分析

11、之中，探求未知的隐蔽着的答案。4、解决问题，达成目标一一培养了学生对知识的迁移能力。由于在解决问题时，要以原理和定律为据，并要求在问题和目标之间建立起知识的桥梁。而作为“问题解决法”的特点，是让学生亲自动手、动笔、思考、争论和分析问题，找到问题和目标的内在联系，学生在问题解决时，首先要求学生不但能掌握这方面的知识，更要重视该知识在不同场合和条件下的应用，使之能解决新的问题，增进知识的迁移作用，同时，在应用某一个知识内容解决新问题过程中，又要求学生去探究新旧问题是否存在某种内在联系。它们共同的因素如何，因此，在问题解决中。也训练了学生概括和归纳的能力，而这种能力的提高，又能对知识的正迁移产生促进

12、作用。诸如化学中关于氯气在水或碱溶液中溶解性的探讨，就需要学生具有对“化学平衡”知识的迁移能力，而在对该知识的迁移过程中，又蕴含着新的思想和方法的学习，即溶液PH的改变，对许多化学反应的发生方向，起决定性的影响。5、对问题解决过程的评价有利于培养思维的批判性和创造性作为“问题解决法”的第五阶段一对问题解决的过程进行评价，包括着两层含义：首先是对解决问题的思考过程进行分析，判断思考的方式或思路是否合理，在此基础上能否提出更好的思考模式，或选择最佳解决问题的途径，这正是培养了学生思维的批判性。如化学教学关于H2S与FeCl2、FeCl3、CuCl2等作用情况的分析，它就打破了常规的“弱酸不能制强酸

13、”思维定势。其次，是要求问题解决者在问题解决之后，能提出更高层次的问题，这有利于培养学生的创造性思维。如前面关于Cl2在H2O中的溶解性问题的讨论中，就不仅局限于增大溶液pH，有利于C12的溶解，同时，更应从这一变化中去发现新的知识，如降低溶液pH值，C1和ClO能发生归中反应，实验室可利用浓HCl与漂白粉作用产生C12。对学生提出这两方面的要求，也正是“问题解决法”运用于教学中所希望达到的思维的最高层次，同样，也是教学过程最根本的目的之一，即要“以学生为主体，教师为主导”，视学生为知识的主动发现者和探索者，引导学生自己去发现问题，探索解决问题的最佳途径。为了促进这两方面能力的提高，在提问问题的设计中，应注重学生思维过程的考查。比如追问学生“你为什么这样答”，“说说你的思路”，“这样的思考方法是否合理或能否提出更好的解题思路”等等，这不仅有利于扭转只偏重答题结果，轻视解题思路的分析，偏重教师设问，轻视学生自我发现问题的教学思想。这样，也有利于教师对学生智力活动的评价，以及调动学生学习积极性，促使学生在学习中能不断自我否定。这对学生在一定范围内展开创造想象，培养学生深入地发现问